模块化输入串联输出独立辅助电源系统及其输入均压控制策略

提出一种模块化辅助电源系统,可用于对输入串联输出并联(ISOP)或输入串联输出串联(ISOS)主电路系统各模块进行供电。电源采用输入串联输出独立的连接方式,采用这种连接方式的辅助电源系统能够使各模块集成到主电路系统各模块当中。针对ISOI系统所面临的输入均压问题,提出一种新型主从式输入均压控制策略,该策略可以使ISOI系统各个模块在控制上无互联,真正实现了组合系统的模块化设计且控制器设计过程简单。分析该控制策略的稳定性,给出控制器的设计过程并讨论系统各模块输出电压之间的关系。最后通过一台辅助电源样机验证了所提系统结构及控制策略的有效性。

带有LC串联谐振功率自均衡单元的模块化光伏直流升压变换器

该文基于半有源桥(SAB)结构,提出一种带有LC串联谐振功率自均衡单元的输入独立输出串联(IIOS)型光伏直流升压变换器。该变换器采用半有源桥隔离变换器作为子模块单元,实现输入输出电气隔离以及最大功率点跟踪(MPPT)控制,并通过多个子模块单元输出串联实现端口电压匹配以满足直流并网要求。在LC功率均衡支路作用下,该变换器能实现各子模块输出端口的均压控制,控制方法简单,二次侧通过器件复用进一步减少了开关管使用数量,且原二次侧所有开关管均能实现零电压开通(ZVS),效率较高。针对起动时可能产生的系统过电流及谐振电容过电压问题,提出软起动控制策略,保证了系统的可靠性。基于Matlab/Simulink仿真证明了所提变换器工作原理和子模块输出均压方法的可行性,最后通过搭建输出功率600 W三模块小型样机进行了实验验证。

一种适用于IIOS型直流变换器的功率均衡电路

为解决输入独立-输出串联(II0S)型多模块直流变换器内部功率失配问题,此处提出一种基于附加功率均衡电路的新解决方案。该方案通过在输出侧相邻子模块之间配置功率均衡单元,并引入相应控制策略,消除输入功率波动引起的子模块间功率失配现象,从而维持各子模块输出电压于额定值,改善变换器运行特性,使之具备应对输入功率宽范围波动的能力。此处详细阐述所提功率均衡单元的工作原理与相应功率控制策略,给出其主要电路参数的设计法则,并对稳态下均衡单元损耗进行定量分析。实验结果证明,该功率均衡电路拓扑、控制策略与相关理论分析结果正确有效。

基于模型预测控制的IIOS型直流变换器研究

以光伏接入直流配电网中输入独立输出串联(IIOS)型直流变换器为研究对象,对多模块串联输出的全桥隔离DC-DC变换器拓扑结构进行建模,为改善变换器的动态性能,引入了模型预测控制策略,利用全桥隔离DC-DC变换器功率传输特性预测得到下一时刻的输出,从而计算出对应的占空比进行移相控制,在此基础上设置电压均分环节修正占空比,实现各模块的功率均衡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证所提出的改进控制策略,实验结果与理论分析一致,且与传统的控制策略相对比,该控制策略动态响应更快,输出纹波更小,模块化的控制便于实现大规模的级联。